Desbalances que han afectado negativamente el desempeño del sector energía y la transición energética del país (IV)

Roberto Dobles roberto.dobles@gmail.com | Lunes 22 abril, 2024

Revisión de la composición de las fuentes de energía de respaldo que dan la seguridad energética al Sistema Eléctrico Nacional (SEN).

En las columnas pasadas de esta serie se analizaron los desbalances que se han venido creando en el Sistema Eléctrico Nacional (SEN) desde hace varios años en gobiernos pasados, los cuales han afectado negativamente su desempeño.

Como parte de este análisis del SEN como un todo, se estableció la necesidad de revisar el nivel (MW) del respaldo energético térmico que existe actualmente, el cual es, en última instancia, el que asegura con energía firme la confiabilidad y la seguridad del suministro de electricidad ante la evolución impredecible de muchos factores externos, como la creciente afectación del cambio climático en la generación de las plantas hidroeléctricas.

El término de energía firme se utiliza para identificar aquella energía en un sistema eléctrico que está garantizada en el momento que la demanda la requiera, no importan las condiciones del sistema, como el estado de la naturaleza (el clima, por ejemplo).

Como complemento a lo analizado y planteado en las columnas anteriores, en esta columna se analiza la necesidad de revisar también la composición de la matriz energética del respaldo energético del SEN, para que en el futuro sea más barato, más robusto, más seguro y que genere menos emisiones al ambiente.

Dentro del marco de referencia del trilema energético propuesto por el World Energy Council, que modela las tres dimensiones claves de la transición energética, es necesario que el respaldo energético no solamente provea la seguridad energética que requiere el SEN, sino que también lo haga con costos bajos y con sostenibilidad ambiental.

Con respecto a este tema, la International Energy Agency (IEA), brazo energético de la OCDE (de la cual Costa Rica forma parte), ha venido insistiendo fuertemente en aumentar la seguridad energética con costos bajos (como lo hizo en su World Energy Outlook 2022, en la sección titulada “Energy security in energy transitions”):

• La seguridad energética no se trata solamente de tener acceso ininterrumpido a la energía, sino que también se trata de asegurar el suministro de energía a un precio asequible (a un precio competitivo).

Con base en los análisis realizados en las columnas pasadas, todo apunta a que los cambios continuos internos y externos (como el cambio climático) que están ocurriendo en el SEN van a provocar que el respaldo energético de origen térmico vaya a jugar en el futuro un rol más clave que en el pasado en el aseguramiento del suministro eléctrico nacional.

Además de revisar el nivel de este respaldo (la cantidad de MW instalados), se requiere también revisar la composición de las fuentes de energía que actualmente proveen este respaldo, las cuales son los caros búnker y diésel importados dependientes del incierto y volátil mercado petrolero internacional.

Las plantas térmicas de respaldo energético a los sistemas eléctricos tienen, por su naturaleza misma, características muy diferentes según el tipo de combustible que utilicen, por lo que conviene analizar cuál debiera ser en el futuro el combustible de estas plantas de respaldo del SEN.

Dentro de las diferencias relacionadas con el tipo de combustible que se utilice se encuentran las diferencias en los costos, la volatilidad en los precios, el nivel de seguridad energética y la cantidad de emisiones al ambiente.

1. Necesidad del respaldo energético del SEN

Sobre el tema la necesidad de tener un respaldo energético térmico suficiente de energía firme para asegurar la confiabilidad y la seguridad del suministro eléctrico, el Plan de Expansión de la Generación Eléctrica 2022-2040 del ICE, de Julio 2023, señala lo siguiente:

• “En el sistema eléctrico costarricense, con una matriz de generación fundamentalmente renovable, es indispensable disponer de suficiente capacidad y energía de respaldo, que sea capaz de asegurar la continuidad del servicio cuando se reducen las fuentes renovables”.

Sobre el tema la necesidad del respaldo energético del SEN y su relación con la intermitencia característica de las energías renovables intermitentes (fluctuantes), como la solar y la eólica, el Plan de Expansión de la Generación Eléctrica 2022-2040 de julio 2023 señala también lo siguiente:

• “En sistemas predominantemente hidroeléctricos como el de Costa Rica, es necesario utilizar un criterio de confiabilidad del suministro asociado con las probabilidades de ocurrencia de eventos climáticos de baja disponibilidad de recursos, además de la intermitencia de las fuentes renovables variables”.

• “… deben realizarse mejoras para valorar adecuadamente la intermitencia del eólico y solar y las necesidades de flexibilidad del parque de generación.”

2. Factores que establecen la necesidad de revisar el nivel (cantidad de MW) del respaldo energético del SEN

Como se analizó en detalle en las columnas anteriores, los cambios externos e internos que continuamente están ocurriendo en el SEN provocan la necesidad de revisar el nivel actual de la capacidad y del aseguramiento de la disponibilidad que proveen los 381 MW de las plantas térmicas actuales propiedad del ICE que consumen los caros diésel y búnker importados.

En el 2023 quedó claro que, con la capacidad de respaldo térmico de 381 MW y la composición de la matriz energética del SEN de ese año, el nivel de respaldo energético tenía una insuficiencia importante, lo cual bajó peligrosamente el nivel de seguridad del suministro nacional de electricidad.

Esta situación obligó al ICE a corregir temporalmente esta insuficiencia en la capacidad de respaldo energético del SEN para los años 2024, 2025 y 2026 mediante el alquiler de urgencia de 146 MW de plantas térmicas portátiles de diésel traídas del exterior.

El país subió así temporalmente el nivel de respaldo energético del SEN a 527 MW (381 MW de plantas térmicas propias y 146 MW de plantas térmicas alquiladas temporalmente para los años 2024, 2025 y 2026).

Entre los factores que están obligando a revisar la evolución futura del nivel (MW) del respaldo energético actual del SEN se encuentran los siguientes:

• Aumento continuo de la demanda eléctrica del país.

• Aumento de la capacidad de generación de electricidad para hacerle frente a la creciente demanda.

• Cambio progresivo de la composición de la matriz energética del Sistema Eléctrico Nacional (SEN).

Recientemente el ICE anunció la decisión correcta de variar parcialmente la composición de la matriz energética del SEN al indicar que va a desarrollar varias plantas solares fotovoltaicas con una capacidad de 270 MW (120 MW del ICE y 150 MW de privados), eólicas de 122 MW (42 MW del ICE y 80 MW de privados), de biomasa de 20 MW (privados) y una hidroeléctrica de 53 MW (del ICE), para un total de 465 MW.

El aumento de la participación de la energía solar y eólica, que son actualmente las dos fuentes de energía de menor costo en el mundo, tienen también cierto grado de intermitencia (fluctuaciones en la producción de electricidad), lo que requiere de respaldo energético, al igual que las plantas hidroeléctricas, las cuales mantienen todavía una participación predominantemente y que son las plantas más vulnerables al cambio climático.

• Evolución continua del cambio climático que tiene impactos negativos diversos en las energías renovables, particularmente en la generación hidroeléctrica.

Esto es muy importante porque el país tiene y seguirá teniendo en el futuro predecible una elevada dependencia de la generación hidroeléctrica, lo cual genera una alta vulnerabilidad al cambio climático que afecta la seguridad del suministro eléctrico en el país.

En el año 2022, bajo condiciones climáticas favorables, la generación de las plantas hidroeléctricas llegó a representar el 73% de la generación eléctrica total.

Esta alta dependencia hidrológica aumenta las necesidades de respaldo energético, ya que la evidencia muestra que la generación hidroeléctrica es la fuente de energía que más se ve afectada directamente por el cambio climático, ya que es muy sensible a la cantidad, el momento y los patrones geográficos de precipitación y a la temperatura.

3. Necesidad de revisar la composición de las fuentes de energía firme térmica que proveen el respaldo energético actual del SEN

Además de revisar las necesidades evolutivas del nivel o tamaño del respaldo energético de origen térmico que requerirá el SEN en los años a venir (la cantidad de MW instalados de respaldo), también es importante revisar la composición de las fuentes de energía que se usarán en el futuro para proveer este respaldo.

Es necesario tener claro que el respaldo energético no solamente debe proveer la seguridad energética que requiere el SEN en cualquier momento, sino que también es esencial que esta seguridad se provea con costos bajos y con mayor sostenibilidad ambiental, como bien lo han señalado el World Energy Council (con su trilema energético) y la International Energy Agency (aseguramiento de la disponibilidad ininterrumpida de las fuentes de energía a un precio asequible).

El aumento de la capacidad de generación con biomasa en 20 MW anunciado por el ICE es muy importante y va a fortalecer la capacidad de respaldo energético del SEN con energía firme.

Además de este aumento de la capacidad instalada con plantas de biomasa, se debiera de analizar la posibilidad de incorporar en el futuro más plantas de biomasa que sean económicamente viables.

La biomasa en el país es en general un subproducto de las actividades agrícolas estacionales y está disponible en mayor cantidad en la estación seca, que es cuando más se necesita el respaldo térmico porque es el período en el año cuando la producción de las plantas hidroeléctricas se cae significativamente debido a la reducción de los caudales en los ríos.

No es una buena política tener plantas térmicas que usen los caros búnker y diésel importados para dar el principal respaldo de seguridad energética a las plantas que utilizan las energías renovables, ya que muchas de las ventajas del bajo costo que éstas proveen se pierden cuando se utiliza un respaldo energético basado en fuentes caras de energía importadas.

En el mundo ya casi no se usan las plantas eléctricas de búnker y diésel por el alto costo que tienen estos dos derivados de petróleo, la alta volatilidad de sus precios en el mercado petrolero internacional y las mayores emisiones al ambiente que generan con respecto a otras opciones de bajo costo, como la biomasa y el gas natural.

Con el fin de corregir los desbalances que las plantas térmicas del ICE crean (altos costos de operación y altas emisiones al ambiente), y que suman en este momento 381 MW, los caros derivados de petróleo importados (búnker y diésel) que estas plantas usan actualmente deberían ser sustituidos por gas natural, el cual bajaría significativamente los costos y produciría menos emisiones al ambiente.

La conversión de las plantas térmicas actuales de búnker y diésel del ICE para que consuman gas natural es fácil y no toma mucho tiempo realizar esta modificación.

El gas natural es la fuente de energía preferida en el mundo para dar respaldo energético a los sistemas eléctricos conforme aumenta la participación de las fuentes renovables de energía en el mundo, las cuales son en mayor o menor grado dependientes del estado de la Naturaleza (particularmente del clima), según sea el caso y el tipo de energía renovable.

Un estudio elaborado por la prestigiosa empresa internacional McKinsey & Co., titulado “The role of natural gas in the move to cleaner, more reliable power”, señala lo siguiente:

• El gas natural puede desempeñar un papel fundamental en la descarbonización del suministro de energía estadounidense al proporcionar un suministro de energía de respaldo para las energías renovables.

• El crecimiento de las energías renovables en las redes eléctricas, junto con una mayor electrificación de la demanda de electricidad, expondrá a las redes eléctricas a los riesgos de un suministro intermitente de las energías renovables para satisfacer la creciente demanda de energía.

• En las próximas décadas se necesitará un suministro de energía de respaldo totalmente “despachable” para garantizar la confiabilidad de las redes eléctricas durante oscilaciones de varios días. En ausencia de avances en el almacenamiento de energía de larga duración, el gas natural, que puede implementarse a gran escala, es un candidato más barato y con menores emisiones de carbono.

• Una tendencia importante en la transición energética es la electrificación de la demanda energética. Cuanto mayor sea la electrificación de las necesidades energéticas del uso final, mayor será la importancia de la confiabilidad del suministro energético para satisfacer la creciente demanda de electricidad.

• En un escenario de “más energías renovables”, la generación de electricidad con gas natural puede proporcionar un suministro de electricidad asequible y gestionable para equilibrar la intermitencia de las energías renovables, como la solar y la eólica.

• Descarbonizar el suministro de energía de los Estados Unidos con generación solar y eólica implica el desafío de un suministro intermitente de electricidad que no puede satisfacer de manera confiable la demanda eléctrica.

• La mayor proporción de demanda de energía eléctrica que implica la descarbonización hará que la confiabilidad de las redes eléctricas sea aún más importante.

• La generación eléctrica con gas natural se le conoce como una fuente de energía “despachable”, lo que significa que las instalaciones para la generación de gas natural se pueden encender o apagar según las necesidades, lo que demuestra su idoneidad como suministro de seguridad energética para las redes eléctricas.

Un estudio titulado “Natural Gas as a Key Alternative Energy Source in Sustainable Renewable Energy Transition”, publicado por Frontiers, señala lo siguiente:

• El gas natural es la mejor opción para una transición hacia una energía renovable sostenible en cualquier país del mundo debido a su competitividad frente a otros combustibles fósiles y su capacidad para ayudar a la integración de las energías renovables.

• La integración del gas natural y los recursos energéticos renovables en la generación de electricidad garantiza la seguridad y la sostenibilidad energética, al tiempo que contribuye a una reducción significativa de los gases de efecto invernadero (GEI) hacia un sistema energético sostenible, en línea con el Acuerdo de París adoptado en el 2015.

4. Conclusiones

En el 2023, el ICE se dio cuenta que el respaldo térmico de sus plantas de búnker y diésel importados, que suma 381 MW, no era suficiente, razón por la cual procedió de urgencia a alquilar 146 MW de plantas térmicas de diésel portátiles traídas del exterior para los años 2024, 2025 y 2026 para subir el respaldo energético térmico de energía firme.

En el 2024, el ICE tomó la correcta decisión de realizar una diversificación de la composición de la matriz energética de la generación eléctrica nacional con el desarrollo de nuevas plantas de fuentes renovables con una capacidad total de 465 MW, las cuales serían solares (270 MW), eólicas (122 MW), de biomasa (20 MW) y una planta hidroeléctrica (53 MW).

El futuro desarrollo de las plantas solares, eólicas y de biomasa representa un proceso de diversificación energética que va a modificar la composición actual de la matriz energética del SEN, lo cual es parte del necesario proceso de rebalanceo que se requiere realizar entre las tres dimensiones del trilema energético.

Habiendo iniciado el ICE un proceso de diversificación de la matriz energética actual del SEN, la cual es muy vulnerable al cambio climático por su elevada dependencia de la generación hidroeléctrica, corresponde ahora buscar corregir el desbalance que existe en la matriz energética del respaldo térmico del SEN (que utiliza actualmente los caros búnker y diésel importados).

Es necesario eliminar los derivados de petróleo importados (búnker y diésel) de la generación eléctrica nacional por su altísimo costo, sus mayores emisiones al ambiente y su menor seguridad energética y tarifaria (porque su abastecimiento depende totalmente de la impredecible evolución del mercado petrolero internacional).

Por las razones anteriores, el búnker y el diésel importados ya casi no se utilizan en el mundo para dar respaldo energético a los sistemas eléctricos y en su lugar se usan la biomasa y el gas natural.

Las dos opciones más viables actualmente en Costa Rica para reducir los altos costos, aumentar la seguridad energética y reducir las mayores emisiones del respaldo energético actual (basado en el búnker y diésel importados) son las siguientes:

• Instalar más plantas de biomasa (sólida y líquida).

• Sustituir los caros búnker y diésel importados en las plantas actuales del ICE por gas natural, eventualmente de origen nacional, según los términos que se establecen para su exploración y producción en la normativa legal vigente (Ley No. 7399 y sus reglamentos).

La producción nacional de energía no se ve alterada (en precios, en seguridad de suministro, en volatilidad de los mercados internacionales, etc.) por la vulnerabilidad y la incertidumbre de los múltiples factores que afectan los mercados energéticos mundiales (incluyendo conflictos militares y vaivenes geopolíticos).

Además de aportar grandes cantidades de recursos fiscales y no fiscales, internacionalmente se tiene claro que el uso de la energía de origen nacional aumenta significativamente la seguridad energética y tarifaria y reduce fuertemente los costos.

En el mundo la energía renovable y no renovable producida localmente es una prioridad sobre las importaciones energéticas, incluyendo la energía firme que provee el necesario respaldo energético a los sistemas eléctricos.

Por esta razón, el abastecimiento local de energía se ha convertido en el mundo en un objetivo nacional superior.

Por sus características, el gas natural es el combustible preferido en el mundo para dar respaldo energético a los sistemas eléctricos. No son los caros y ambientalmente inferiores búnker y diésel que todavía se utilizan en Costa Rica.

Además de generar emisiones al ambiente mucho más bajas con respecto al diésel y al búnker, el gas natural tiene también precios mucho más bajos, como lo muestran los precios mayoristas de estos tres combustibles el viernes pasado en los EE. UU.:

• Gas natural: $9,82/Barril Equivalente ($1,753/MMBtu)

• Diesel: $111,59/Barril ($2,657/Galón)

• Búnker: $107,08/Barril ($2,5496/Galón)

Si las plantas térmicas del ICE (381 MW en total) no se modifican para consumir gas natural, que es la conversión más viable y eficaz actualmente, para dejar de utilizar los caros y ambientalmente inferiores búnker y diésel importados, éstas continuaran siendo utilizadas de la misma que se ha hecho hasta la fecha.

Las elevadas emisiones al ambiente y los altos costos (que podrían subir aún más debido a la alta volatilidad y a la gran incertidumbre del mercado petrolero internacional) continuarán en el futuro cada vez que se requiera el respaldo energético del SEN.

Según ARESEP, solamente en el 2023, se gastaron 65.887 millones de colones en la generación térmica del ICE con búnker y diésel importados y 47.572 millones de colones en las importaciones de electricidad (también generada con combustibles fósiles), para un total 113.459 millones de colones.

En lo que va del 2024, el uso y el costo de la generación térmica de electricidad con búnker y diésel son mucho mayores que lo que ocurrió en el mismo período del 2023.

Además, partir del 2024 se deberá empezar a asumir adicionalmente el costo de alquiler de $82,4 millones (unos 41.200 millones de colones) por los 146 MW de plantas térmicas de diésel que el ICE debió alquiler de urgencia para aumentar el respaldo energético del SEN, a lo cual habrá que adicionar los costos del mantenimiento y del diésel importado que estas plantas consumirían en el momento que se requiera su operación.

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